液压伺服与比例控制系统_第四部分_机液伺服系统ppt课件

1、燕燕 山山 大大 学学课程组课程组 欢欢 迎迎 使使 用用 多媒体授课系统多媒体授课系统本章摘要 由机械反响安装和液压动力元件所组成的反响控制系统称为机械液压伺服系统。机液伺服系统主要用来进展位置控制，也可以用来控制其它物理量，如原动机的转速控制等。 由液压放大元件和液压执行元件所组发的液压动力由液压放大元件和液压执行元件所组发的液压动力元件，实践上就是一个开环控制系统。元件，实践上就是一个开环控制系统。 假设将液压执行元件的输出位移量与指令信号相比较假设将液压执行元件的输出位移量与指令信号相比较后的误差信号再控制液庄放大元件，就是闭环位置控制后的误差信号再控制液庄放大元件，就是闭环位置控制系

2、统。系统。 也就是说，在开环控制的根底上，经过负反响安装也就是说，在开环控制的根底上，经过负反响安装即比较元件即比较元件+丈量反响元件就可以构成闭环液压控制系丈量反响元件就可以构成闭环液压控制系统。统。 将输入量与反响量比较后的误差信号对输出量不断将输入量与反响量比较后的误差信号对输出量不断调整以求减少误差的系统称随动系统或伺服系统。调整以求减少误差的系统称随动系统或伺服系统。 假设比较反响元件由机械元件充任，那么称为假设比较反响元件由机械元件充任，那么称为“机液机液伺服系统，以区别于电反响系统。伺服系统，以区别于电反响系统。 “机液伺服系统广泛的运用于飞机舵面控制、机液伺服系统广泛的运用于飞

3、机舵面控制、火炮瞄准机构支配、车辆转向控制、仿形机床以及伺服火炮瞄准机构支配、车辆转向控制、仿形机床以及伺服变量泵等处。变量泵等处。 、任务原理及传送函数、任务原理及传送函数 21:vvvxxx阀开口量为XPXipS比较杠杆比较杠杆XPXV手手XiX1X2vx1vx2vxpxix比较反响原理比较反响原理baababX1baXi1vxix-X22vxabpxXPXiXVXV =X1 -X2vxixpx21vvvxxx指令指令液压动力元件液压动力元件XVpSXV文字方框图文字方框图XPXi比较杠杆比较杠杆abXibaabab比较元件要求：比较元件要求：1与指令元件相连手与指令元件相连手2与被控对象

4、相连舵机与被控对象相连舵机 3与放大元件相连阀芯与放大元件相连阀芯 、任务原理及传送函数、任务原理及传送函数 指令指令液压动力元件液压动力元件XVXibaabab)12(122ssshhhvxpxLF)4(12CeetpKsVApqAK动力元件Xibaabab方框图方框图 、任务原理及传送函数、任务原理及传送函数 方框图简化方框图简化)12(122ssshhhvxpxLF)4(12CeetpKsVApqAK动力元件Xibaabab开环传送函数开环传送函数 一、任务原理及传送函数一、任务原理及传送函数 开环传送函数开环传送函数开环开环传送函数传送函数传送函数传送函数hhvhhhvhvssKKsK

5、GH,2,22方框图的画法方框图的画法二、稳定性分析二、稳定性分析 vhhK2lg20幅值稳定性裕量幅值稳定性裕量 hvKlg20vKlg201vvKNKNKv开环传送函数开环传送函数vK一、采用直接位置比较的液压任务台位置控制系统一、采用直接位置比较的液压任务台位置控制系统指令元件与阀芯相连指令元件与阀芯相连受控对象与阀套相连受控对象与阀套相连Xi=X芯芯Xp=X套套内反响就是直接内反响就是直接比较的位置反响。比较的位置反响。Xi=X芯芯Xp=X套套阀芯与阀套阀芯与阀套XvXiX芯芯X套套指令与阀连指令与阀连对象与阀套连对象与阀套连XP内反响中的比较元件就内反响中的比较元件就是是“阀芯和阀芯

6、和“阀套。阀套。比较元件要求：比较元件要求：1与指令元件相连手与指令元件相连手2与被控对象相连任务台与被控对象相连任务台 3与放大元件相连阀本身与放大元件相连阀本身阀芯与阀套阀芯与阀套采用阀芯阀采用阀芯阀套直较方式套直较方式Xv指令指令XiX芯芯X套套指令传感器指令传感器反响传反响传感器感器 三、任务原理及传送函数三、任务原理及传送函数 方框图方框图)12(122ssshhhvxpxLF)4(12CeetpKsVApqAK动力元件Xi11指令指令液压动力元件液压动力元件XVXi11)12(122ssshhhvxpxLF)4(12CeetpKsVApqAK动力元件Xi开环传送函数开环传送函数)1

7、2(22sssAKGHhhhpq四、稳定性分析四、稳定性分析 hvKlg20vKlg20vhhK2lg20幅值稳定性裕量幅值稳定性裕量 四、稳定性分析四、稳定性分析 四、稳态负载误差四、稳态负载误差 ppLpqLCevpLCeLCevqAKFAKFKxAFKPKxKQQ泄放平衡时:指xpxLFSPSPOvx放Q指xpxSPSPO泄QLF)12(122ssshhhpxLF)4(12CeetpKsVApqAK四、稳态负载误差四、稳态负载误差 )12(122ssshhhvxpxLF)4(12CeetpKsVApqAK动力元件Xi四、稳态负载误差四、稳态负载误差 )12(122ssshhhpxLF)4

8、(12CeetpKsVApqAKqpKAqLvCeLLpLLKQxKPQAFP误差泄漏负载压差LpqCepFAKKx误差01pxLF)0(12CepKApqAK将s=0代入得五、速度误差五、速度误差 vppqpqppvpvqppKvAKvKAvxAxKAQv放恒速时:vx指xpxSPSPO放Q指vpv指vvpppLvpAKFKv:总误差4.3 动压反响安装液压伺服系统往往是欠阻尼的，液压阻尼比小直接影响到系统的稳定性、呼应速度和精度。因此提高阻尼比，对改善系统性能是非常重要的。采用动压反响可以有效地提高阻尼比，两种常用的动压反响安装，分别是液阻加空气蓄能器和油气阻尼器，一、根本方程：一、根本方

9、程：二、方框图与传送函数：二、方框图与传送函数：LqvcLQK XK P( )4tLpptpdLLeVQA sXCGs PsP2pLtpA Pm s X三、传送函数简化液压固有频率：液压阻尼比：2221qppvhhhKXAXsss24ephttAmV( )ceetdethptptKmGsmAVAV附加阻尼比：( )1detccetptpctGsmCsmAVAsV11cetcchdptccCmssKAVss 第三章中所讨论的阀控缸，阀控马达及系在马达等都是开环第三章中所讨论的阀控缸，阀控马达及系在马达等都是开环控制。这一章讲的是在开环动力元件的根底上，加上反响安装后控制。这一章讲的是在开环动力元

10、件的根底上，加上反响安装后就组成闭环控制系统。采用机械反响元件的系统称为机液控制。就组成闭环控制系统。采用机械反响元件的系统称为机液控制。 分析机液系统时，首先要分析其任务原理。先必需从实践系分析机液系统时，首先要分析其任务原理。先必需从实践系统中找出比较元件，弄清比较方式，明确指令信号和被控对象；统中找出比较元件，弄清比较方式，明确指令信号和被控对象；然后研讨阀、缸动力元件的类型，在此根底上就可以建立全然后研讨阀、缸动力元件的类型，在此根底上就可以建立全部根本方程，由根本方程即可求得系统的传送函数。有了传送函部根本方程，由根本方程即可求得系统的传送函数。有了传送函数，就可以按照制实际分析其静

11、态动态质量。数，就可以按照制实际分析其静态动态质量。 机液伺服系统任务可靠。但是，假设设计时各参数选择不好，机液伺服系统任务可靠。但是，假设设计时各参数选择不好，装配时就不易调整。另外，机械元件有惯性，时间常数较大；机装配时就不易调整。另外，机械元件有惯性，时间常数较大；机械运动件间总有间隙、摩擦，任务久了总有磨损，这些都会降低械运动件间总有间隙、摩擦，任务久了总有磨损，这些都会降低系统的精度。系统的精度。 由于液压动力元件的传送函数式是积分环节加振荡环节。因由于液压动力元件的传送函数式是积分环节加振荡环节。因此，可以说机液系统的开环传送函数根本上都是积分加振荡。此，可以说机液系统的开环传送函

12、数根本上都是积分加振荡。比较元件要求：比较元件要求：1与指令元件相连；与指令元件相连；2与被控对象相连；与被控对象相连；3与放大与放大元件相连。元件相连。稳态误差稳态误差 ： 稳态误差与放大元件的输出流量有关，与放大元稳态误差与放大元件的输出流量有关，与放大元件在稳态时的输入量件在稳态时的输入量 xv 成正比。成正比。1负载误差与负载负载误差与负载FL成正比成正比,与压力增益与压力增益KP成反比成反比(与与总压力流量系数总压力流量系数KCe成正比成正比)；2速度误差与给定速度速度误差与给定速度V成正比，与速度增益成正比，与速度增益Kv成反成反比。比。因此因此 ：1 要想方法提高压力增益要想方法提高压力增益KP，减小阀的零位走漏；，减小阀的零位走漏；2 要想方法在保证稳定的前提下，提高速度增益要想方法在保证稳定的前提下，提高速度增益Kv。稳定性稳定性 ： 系统稳定性与开环增益系统稳定性与开环增益Kv有关，与固有频率有关，与固有频率h有有关，与阻尼系数关，与阻尼系数h有关。有关。1油缸的等效容积越小，液压弹簧刚度越大，固有频油缸的等效容积越小，液压弹簧刚度越大，固有频率率h越高，稳定性越好；越高，稳定性越好；2开环增益开环增益Kv越小，总压力流量系数越小，总压力流量